JPS63290903A

JPS63290903A - 間隙測定装置

Info

Publication number: JPS63290903A
Application number: JP62126024A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kubo; 雅裕久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1988-11-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）不発明は、例えば磁気ディスク装置等に用いられる浮動
へラドスライダの浮上１等、２物体間の微小隙間を測定
する間隙測定装置に関する。

（従来の技術）周知のように、磁気ディスク装置等の計算機の外部記憶
装置では磁気ディスク装置等では、情報の記録、読み出
しの際には５Ｍｉ気ヘッドを微小高さだけ浮上させよう
とすることがある。

例えば、ｔｉａ気ディスク装置の浮動へラドスライダで
は、近年、浮上量が０．２ミクロンｉ度にまで小さくな
勺、このような小さな浮上量で安定に浮上しているかど
うかをチェックすることは非常に重要になってきている
。磁気ティスフ装置の浮動へラドスライダ等微小すきま
を精度よく測定する方法としては、従来、白黒画１１４
Ｎｅ（Ｙ信号）の強度を定量的に求め、その極大、極小
値から干渉の原理の式よりすきまを求めるという方法が
あった。

しかしながら、このような方法では光源の照明むらが存
在すると本来の干渉光強度の極大、極小値全与える位置
がシフトしてしまい、正確な浮上すきまの測定を行なう
ことに差支えが生じていた。

またすきま測定範囲の一点にレーザ光をあて。

すきｔを変化させてすきまを測定する方法では。

光源の照明むらという間粗は生じないが一点の測定デー
タしか得られない。

広い範囲にわたってすきｉを測定するには複数の測定デ
ータを必要とし手間や時間がかかるといった問題点があ
った。

（発明が解決しようとする問題点）上述したように従来の隙間測定にあっては、照明むら等
の外乱に影響されやすかったり、複数箇所の測定データ
を得るのに手間や時間がかかるといった問題が生じてい
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、外乱の影響を受けにくいと共に短時間で
精度良く隙間測定を行なえる間隙測定装置を提供するこ
とにある。

〔発明のｍ成〕

（問題点を解決するための手段）本発明の間隙測定装置にあっては、光を透過可能な第１の物体と。

この第１の物体と対向配置される第２の物体と。

前記第１の物体及び前記第２の物体に光を照射する光源
と。

前記第１の物体及び前記第２の物体の各々で反射され干
渉した干渉光を受光し、Ｒ，Ｇ、Ｂの各色信号値全出力
する受光手段と、前記Ｒ，Ｇ、Ｂの各色信号唾から以下に定義される色相
θ θ＝　ｔａｎｌ（Ｍ／Ｎ　）ただしＭ〜Ｎであう、かつＭとＮは各々以下の３つの式の中から任意に１つ選ばれ
る。

α１Ｒ／（Ｉ１Ｒ＋ｒ、Ｇ＋δ２Ｂ）−α、／（β、十
ｒ１＋δ、）−■α！Ｇ／（β２Ｒ＋γｔＧ十δ２Ｂ）
−α、／（β、十γ、十δｔ）−一■ （ｌＥ８Ｂ／（β、Ｒ十ｒｓＧ＋δ２Ｂ）−α、／（β
、十ｒ、十δ、）−一■ ただし、α８．α１．α８．β１．β３．β５．γ０．
γ、。

γ３Ｉδｌ、δ１．δ３は実数。

を求める計算手段と、前記第１の物体と前記第２の物体との間隙と前記色相θ
との関係をあらかじめ記憶している記憶手段と。

この記憶手段の情報と前記計算手段で求められた色相θ
とを比較して前記第１の物体と前記第２の物体との間の
間隙を算出する比較手段とを具備して構成している。

（作用）このように構成されたものであっては、求められる色相
θは照明むらやＲ，Ｇ、Ｂ信号の強度等の外部的誤差挟
置の影響′ｋまったくうけないため信頼性が良い。

（実施例）以下図面を参照して本発明の間隙測定装置を用いて磁気
ディスク装置の浮動へラドスライダの浮上量を訓電した
実施レリについて説明する。

第１図において、疑似磁気ディスク板２は１例えば石英
ガラスやアクリル等の透明材料から成９回転駆ａ機講３
により回転駆動される。

この疑似磁気ディスク板２が回転されると、浮動へラド
スライダ１０との間で圧＠Ｑス流れが形成され、この動
圧によって浮動へラドスライダ１０が浮上する。この際
の浮上量は概ね０．２μｍ程度である。そして、光源５
により疑似磁気ディスク板２及び浮動へラドスライダ１
０に向けて例えば白色光等の照射する。

ここで、第２図に示すように疑似磁気ディスク板２の一
方の面２ａから入射した光は、疑似磁気ディスク板２の
もう一方の而２ｂ（浮動へラドスライダ１０と対向する
而）で反射する光と、浮動へラドスライダｌＯの浮上面
１０ａまで透過した誂にこの浮上面１０ａで反射した光
とが光軸がほぼ一致しているために干渉をおこし干渉光
が生じる。この干渉色ｒ＊　１に疑似磁気ディスク板２
と光源５との間に介在したビームスプリッタ６でＴＶカ
メラ７に導く。

このＴＶカメラ７で受光された干渉色鐵のＲＧＢ信号′
ｋＡ／Ｄ変換器８によシ高速Ａ／Ｄ変換しそのＲＧＢ信
号値を画はメモリ９に取込む。ただしＲは赤色カメラ信
号値、Ｇは緑色カメラ信号値。

Ｂは青色カメラ信号値。

このＲＧＢｉ号匝から計算機Ｉｆにより次式の規格化ｒ
ｔｇ寥す信号値のうち任意の２つの信号１ｔｌ−求める
。

ｒ；α１Ｒ／（β、Ｒ＋ｒ、Ｇ＋δ２Ｂ）　　−■ｇ−
α、Ｇ／（β２Ｒ＋γぷ＋δａｇ）　　−〇ｂ＝α、Ｂ
／（ＩｓＲ十γ、Ｇ＋δ８Ｂ）　　−〇（ただし、α１
．αｔ、α３．β１・β３．β８．γ、。

γ２．γ１．δ８．δ１．δ、は実数）ここで、規格化
信号ｒ　＊　ｇ　＋　ｂはＲＧＢ信号の強度にはまった
く依存しないものである。

例えば、０式と０式よシ規格化信号ｒｓｇｔ１に求めた
場合、次式により色相θを求める。

θ＝ｊａｎ＝　Ｃ（ｇ−α、／（β３＋γ３＋δ３））
／（ｒ−α、／（β、十ｒ、十δ１））〕−〇前述の浮
動へラドスライダ１０の浮上量が何らかの要因で変動す
ると上記で求めた色相θの値が変化する。

この浮上量と色相θの値との関係をあらかじめ求めてお
き、実際に噴出される色相θの喧と比較することによ）
容易に浮動へラドスライダ１ｏの浮上量を求めることが
できる。

つｔｂ、第１図に示されるように計算機１１で求められ
た色相θと、浮動へラドスライダの浮上量と色相θとの
関係をあらかじめ記憶しているデータメモリ１３からの
情報とを比較器１２で比較し、実際の浮動ヘッドスライ
ダ１ｏの浮上量を求める構成となっている。

この比較器１２の出力はモニタ等の衆示器にょシ出力表
示される。

浮動へラドスライダ１０の浮上量は一般に、０２μｍ程
度であるので、浮上敵側定精度としては最低でも０．０
２μｍは必要であるが、ここに示すように干渉編隊の色
情報から浮上量を求めるという方法では精度０．０１μ
ｍの十分な精度を得ることが可能となる。

さらに、上述の色相θを求めているために、照明むらや
ＲＧＢ信号の強度等の外部的誤差要因の影響をほとんど
うけず、測定の信頼性は従来の白黒映峰信号を用いる場
合に比較して飛躍的に向上する。

また１通常のＴＶシステムを用いても１／３ｏ秒程度で
データのサンプリングを行なうことが可能であり、極め
て高速の測定を行なうことができる。

第３図は、浮動へラドスライダ１０の走行方向の干渉光
強度分布の一例（第３図（ｂ））と色相０分布の一例（
第３　＋ｇ（ｃｌ　）　ｋ示すものである。

また、第４図は、求められた浮上酸の分布図金示してい
る。

なお、前述の０式においては規格化信号ｒとｇを用いて
色相θを求める一例を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

θ＝＝　Ｃａｎ−’　（Ｍ／Ｎ　）　　　　　　−■−
（ただしＭ〜Ｎ）としたときに、■式、■式、０式よりｒ−α、／（β、十γ、十δ１）　　−■′ｇ−α、／
（β３＋γ３＋δ３）　　−〇”ｂ−α、／（β３＋γ
３＋δ３）　　−■“を求め、ＭとＮｔ■°式、ｏ′式
、σ式の中から任意に選ぶことによって色相θを求める
ことができる。

上述した実施例においては、磁気ディスク装置の浮動へ
ラドスライダについてその浮上変動ｔを求めたものであ
るが、その他、ＶＴＲ，フロッピィディスク、磁気テー
プ装置等の磁気ヘッド全般の浮上変動量の測定に用いる
ことができる。

また、ｆＢ気ヘッドの浮上変動量の測定に限られ九もの
ではなく１例えば半導体製造装置に用いられるマスクと
ウェハの間隙測定等にも適用することができ、その用途
は２物体間の間隙を測定するもの全般に及ぶ。

さらに本発明は、物体の表面形状の測定にも適用するこ
とができる。表面形状の測定原理は前述の間隙測定の原
理と同様であり、基準面からの間隙を測定して表面形状
を決定する。

第５図にＬＳＩ用ウェハの干たん度を測定する異面形状
測定装置を示すが第１図と同−及び相等する部分には同
一符号を付してその説明は省略する。

第５図において、ウェハ２０は真空チャック２１に固定
されている。このウエノ・２０と微小間隙を介して例え
ばガラスやアクリルからなる透明平行平板２２が設けら
れている。光源５から照射された光は透明平行平板２２
の一方の面２２ａから入射し、もう一方の而２２ｂで反
射される光とウェノ・２０の表面２２ａまで透過した後
にこの表面２０ａで反射した光とが、光軸がほぼ一致し
でいるために干渉をおこし、干渉光が生じる。この干渉
光を透明平行−Ｆｆｉ、２２と光源５との間に介在して
いるビームスグリツタ６でＴＶカメラ７に導く。その後
、先の実施例と同様に間隙を１ｌｌｔｌ１足して透明平
行平板２２を基準面としてウエノ・２０の表Ｄ面２０ａの形状を求める。

なお、この表面形状測定においてもこの実施例に限定さ
れるものではなく、先に示した浮動へラドスライダの平
面度等の測定にも適用することができる。

このように本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して用いることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の間隙測定装置によれば対向
する２物体間の間隙を短時間で精度良くかつ外乱の影響
を受けずに測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の間隙測定装置を浮動へラドスライダの
浮上量測定に用いた場合の概略構成図、第２図は、干渉
光の生じる原理全説明するための説明図、第３図は、本
発明に係る干渉光強度分布の一例及び色相θ分布−例を
示す分布図、第４図は、本発明によシ求められた浮動へ
ラドスライダの浮上１の分布図、第５図は１本発明の間
隙測定１ｌｆｔｌ−ウェハの平面度測定に用いた場合の
概略（［の構成図である。２・・・疑似磁気ディスク板（第１の物体）、３・・・
回転駆動機構、５・・・光源に６・・・ビームスプリッ
タ、７・・・ＴＶカメラ（受光手段）、８・・・Ａ／Ｄ
変換器、９・・・画１象メモリ、１０・・・浮動−５ツ
ドスライダ（第２の物体）、ＩＩ・・・計算機（計算手
段１１２・・・比較器（比較手段）、１３・・・データ
メモリ、（記憶手段）、２０・・・ウェハ（第２の物体
）、２２・・・透明平行平板（第１の物体）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光を透過可能な第１の物体と、この第１の物体と対向配置される第２の物体と、前記第
１の物体及び前記第２の物体に光を照射する光源と、前記第１の物体及び前記第２の物体の各々で反射され干
渉した干渉光を受光し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号値を出力
する受光手段と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号値から以下に定義される色相
θを求める計算手段と、前記第１の物体と前記第２の物体との間隙と前記色相θ
との関係をあらかじめ記憶している記憶手段と、この記憶手段の情報と前記計算手段で求められた色相θ
とを比較して前記第１の物体と前記第２の物体との間の
間隙を算出する比較手段とを具備することを特徴とする
間隙測定装置。 θ＝ｔａｎ＾−＾１（Ｍ／Ｎ）ただし　Ｍ≠Ｎであり、かつＭとＮは各々以下の３つの式の中から任意に１つ選ばれる。 α＿１Ｒ／（β＿１Ｒ＋γ＿１Ｇ＋δ＿１Ｂ）−α＿１
／（β＿１＋γ＿１＋δ＿１）−［１］α＿２Ｇ／（β
＿２Ｒ＋γ＿２Ｇ＋δ＿２Ｂ）−α＿２／（β＿２＋γ
＿２＋δ＿２）−［２］α＿３Ｂ／（β＿３Ｒ＋γ＿３
Ｇ＋δ＿３Ｂ）−α＿３／（β＿３＋γ＿３＋δ＿３）
−［３］ただし、α＿１、α＿２、α＿３、β＿１、β
＿２、β＿３、γ＿１、γ＿２、γ＿３、δ＿１、δ＿
２、δ＿３は実数。
（２）前記第１の物体の前記第２の物体と対向する表面
を基準面、前記第２の物体の前記第１の物体と対向する
表面を測定面としたときに、前記基準面と前記測定面と
の間隙を算出して前記第２の物体の測定面の表面形状を
求めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の間
隙測定装置。
（３）前記干渉光は前記第１の物体の前記第２の物体と
対向する表面と、前記第２の物体の前記第１の物体と対
向する表面から各々反射し干渉した光であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の間隙測定装置。